探究特高壓變壓器及調壓補償變壓器原理

王嘉薇

【摘 ?要】本文主要針對特高壓變壓器以及相應的調壓補償變壓器的相關原理進行了分析與探討，希望通過本文的分析能夠有效的提升我國特高壓變壓器設備的發展以及應用，同時也為我國電力行業的進一步發展以及創新貢獻力量。

【關鍵詞】特高壓;變壓器;調壓;補償變壓器;原理

伴隨著我國電力行業的不斷發展以及創新，我國電力行業的相關設備問題也逐漸受到了越來越多人的關注和重視。在一系列電力相關設備中變壓器無疑是非常重要的一個電力設備。變電站的有效運行，以及電力能源的有效輸出在很大程度上依賴于變壓器的有效運行。在變壓器設備當中，特高壓變壓器占據著非常重要的作用，伴隨著我國電力行業的不斷發展，我國電壓的不斷提升，特高壓變壓器實際應用范圍也變得越來越廣泛。

1特高壓變電站變壓器結構分析

與傳統變壓器的形式相比，由于特高壓變壓器需要工作在較高電壓環境下，所以使得其結構存在一些特殊性。其中，調壓方式對于特高壓變壓器而言，其通常采用中性點的變磁通方式，并且為了限制電網低壓波動現象的發生，其需要設置補償繞組來輔助調壓工作的進行。此外，特高壓變壓器具有獨立的調壓方式，例如：采用分箱的方式來對變壓器主體進行布置。

目前，單相自耦式三相繞組特高壓變壓器在我國特高壓電網中較為常用。其中，為了提升特高壓變壓器的工作效率，其電壓調整方式通常設計為中性點形式。在調壓過程中，如果開關位置出現變化，則低壓也會隨之進行調整與改變，并且會在低壓狀態下出現程度較大的波動。因此，為了對電壓進行相應的補償，需要在特高壓變壓器中設置補償繞組。在低壓繞組當中，電壓補償繞組通常以串聯的形式進行設計，以便有效地完成低壓限制的工作。

補償部分以及調壓部分是自耦變壓器主要的設計思路，并且需要將上述兩個部分進行分別的設置，同時分開設置主體變壓器以及調壓補償變壓器。此外，并聯多柱應為自耦特高壓變壓器主要的結構設計形式，這是設計過程中需要特別注意的地方，以便提升變壓器的運輸效率，從而使其更加滿足我國電力系統發展的特點，對于提升特高壓變壓器的工作性能大有幫助。

2調壓補償變壓器的調壓方式分析

在主體變壓器當中，可將調壓補償變壓器分離出來，以便更加有效地完成運輸任務，并且可以保障主體變壓器的工作性能，降低維護工作強度。此外，如果相關的故障問題在調壓階段出現，也不會對彼此的工作情況造成干擾。在現階段，有載調壓以及無勵磁調壓是調壓補償變壓器主要的兩種調壓方式。此外，對于內部結構而言，有載調壓的結構方式更加復雜，所以，導致有載調壓需要較高的投資成本。在目前國外以及我國特高壓變電站中，無勵磁調壓方式在其中獲得了較多的應用。與此同時，在對調壓故障進行統計后發現，有載調壓裝置的故障發生數量占據故障總數的較大部分。由此可見，為了提升電力系統工作的穩定性與可靠性，降低維護與檢修成本，無勵磁調壓方式更加適用于特高壓變壓器。

中性點調壓是特高壓變壓器普遍選擇的調壓方式，并且其在調壓裝置以及調壓繞組等方面存在較多的優點，例如：成本低以及制作工藝簡單等。此外，對于中性點調壓方式而言，此種調壓方式會出現激磁以及電壓偏移等問題，但是將電壓負反饋回路應用在特高壓變壓器當中，使得電壓補償可以在勵磁繞組與調壓繞組中實現，進而將調壓過程中所出現相關問題而導致的影響降至最低，從而確保特高壓變壓器工作的穩定性與可靠性。

3調壓補償變壓器的差動保護

3.1無載調壓方式分析

對于現階段的特高壓變壓器而言，其具有更好的絕緣要求以及復雜的結構外，特高壓變壓器同時還具有繞組多、容量大以及電壓等級高等特點，從而使得特高壓變壓器本體無法集成調壓補償變壓器。此外，此種設計方式可以確保變壓器本體可以在調壓補償變壓器出現問題后依然可以正常工作，極大地提升了變電作業的穩定性。另外，主體串聯繞組主體公共繞組主體低壓繞組補償變壓器勵磁繞組調壓變壓器勵磁繞組補償變壓器繞組和調壓變壓器繞組分為用SV、CV、LV、BV、TV、LB、LT所指代。

無功調節是中性點無勵磁調壓的主要方式。其中，設置9擋調壓檔位，中間檔為5擋，負壓調節檔位為6～9，而正調壓檔位為1～4。當對其進行正調壓時，1～4擋分別從下到上依次對應，而1擋所對應的最高電壓為1.05Un。當對其進行負調壓時，6～9擋分別從下到上以此對應，9擋所對應的最低電壓為0.95Un。對于中壓側電壓而言，5擋所對應的電壓為Un。當有電壓變化在系統中出現時，則可對其進行電壓調節，并且在補償變壓器的作用下，調壓過程可以保證低壓側電壓保持穩定。其中，低壓側電壓的補償可通過設置在補償變壓器中的LB和BV來進行實現。此外，為了確保各繞組中單匝繞組的感應電動勢保持一致，可通過SV、CV、LV、BV、TV和LB、LT鐵芯繞組之間的電磁耦合來實現。如果電壓在中壓側有升高跡象，可將抽頭接入至正調壓檔位中，從而降低勵磁繞組與公共繞組中的電壓值，進而降低串聯繞組SV感應電壓，以此來確保高壓側繞組電壓保持不變。此外，當降低中壓側電壓時，可在負調壓檔位中接入分接抽頭，從而提升公共繞組CV和勵磁繞組上的電壓，進而升高串聯繞組SV上感應電壓，以此來確保高壓側補償電壓保持穩定。

3.2調壓補償變壓器保護配置

調壓補償變壓器常用的配置形式，調壓變壓器公共繞組側電流互感器（TA）補償變壓器星側TA調壓變壓器角側TA和補償變壓器角側TA分別由圖中的TA5、TA6、TA7、TA8所指代。其中，匝間故障為調壓補償變壓器常見的故障形式。此外，勵磁涌流會在調壓補償變壓器空投階段出現較大峰值，而因為速斷保護誤動通常在配置速斷類保護情況下出現，所以速斷過流類保護不宜設置在其中。其中，TA5、TA6與TA7為調壓變壓器差動保護的構成部分，TA6和專用TA8構成補償變壓器的差動保護。與此同時，變化量差動構成的TA與差動保護中的TA相一致。其中，各側TA的變化情況時變化量差動的主要取值范圍，其變化量可以用來計算差流的具體大小，而且負荷電流不會對計算結果產生影響。

結語

由此可見，將調壓補償變壓器單獨設計在特高壓變壓器之外，不僅可以將電壓進行精準的反饋，來確保低壓側電壓保持恒定狀態，而且可以極大地提升變壓器工作的穩定性。此外，擋位的調節需要根據主變壓器實際工作情況來進行控制，并科學合理地優化擋位參數，對二次接線進行優化設計。最后，將差動保護配置在調壓補償變壓器當中，可以使得特高壓變壓器的運行效果大為提升。

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（作者單位：國網山西省電力公司檢修分公司）